L-النوع من الأنابيب ذات الزعانف: الميزات والمواد وأداء نقل الحرارة

ما هو الأنبوب ذو الزعانف من النوع L-؟

الأنبوب ذو الزعانف من النوع L- عبارة عن عنصر تبادل حراري يتم تجميعه من أنبوب ذو قاعدة عادية وشريط متواصل من مادة الزعانف ملفوفة حوله تحت التوتر. تم تشكيل الشريط مسبقًا-في مقطع على شكل حرف L- قبل لفه، بحيث تستقر القدم القصيرة للحرف L مباشرة على سطح الأنبوب بينما تقف الساق الأطول فخورة كالزعنفة. نظرًا لأن القدم تحمي سطح الأنبوب وتوسع منطقة التلامس، فإن التصميم من النوع L-يعد أحد أبسط الطرق وأكثرها اقتصادًا لمضاعفة السطح الخارجي للأنبوب.

يتم استخدام الأنابيب ذات الزعانف عندما يكون معامل نقل الحرارة على الجزء الخارجي من الأنبوب أقل بكثير من الداخل، وهو أمر نموذجي عندما يكون الوسط الخارجي عبارة عن غاز مثل الهواء أو غاز المداخن. تعد إضافة مساحة خارجية في هذه الحالة أرخص بكثير من إضافة المزيد من الأنابيب والمزيد من الرؤوس والمزيد من حدود الضغط.

البناء: لف التوتر واللحام

لف التوتر هو الخطوة الحاسمة. يتم تغذية شريط الألمنيوم أو النحاس من خلال تشكيل اللفات التي تعطيه الشكل L، ثم يتم لف الشريط على الأنبوب الأساسي بينما يدور الأنبوب ويتقدم، بحيث تتقدم الزعنفة بشكل حلزوني على طول الطول. يجب الحفاظ على شد الملف ضمن نطاق ضيق: فالشد القليل جدًا يترك الزعنفة فضفاضة ويفتح مسار التلامس الحراري، بينما يؤدي التوتر الزائد إلى تشويه القدم ويمكن أن يضع علامة على أنبوب القاعدة.

يتم الاحتفاظ بالزعنفة من خلال التوتر المتبقي للملف، وفي العديد من التصميمات يتم تأمين أطراف الزعانف عن طريق اللحام أيضًا. -يتم استخدام اللحام عالي التردد لصنع الأنبوب الأساسي نفسه في بعض التصميمات، على سبيل المثال حيث يكون الأنبوب الملحوم طوليًا هو المادة الخام، وينتج رابطة مستمرة قوية على طول خط التماس الأنبوب مع الحد الأدنى من مدخلات الحرارة وبدون معدن حشو.

المواد والمعلمات النموذجية

أداء نقل الحرارة

الغرض من الزعنفة هو زيادة السطح المتاح لجانب الهواء دون زيادة عدد الأنابيب. تعمل الزعنفة الملفوفة من النوع L- على زيادة مساحة السطح الخارجي للأنبوب بمضاعفات كبيرة مقارنة بنفس طول الأنبوب العاري، ويتحسن معدل نقل الحرارة لكل متر بشكل متناسب. هناك تأثيران آخران مهمان: تعمل الزعنفة الحلزونية على تعزيز الاضطراب في تيار الهواء، مما يؤدي إلى رفع معامل جانب الهواء-، وتوفر قاعدة الزعنفة مسارًا معدنيًا مستمرًا من الزعنفة إلى الأنبوب، مما يحافظ على انخفاض مقاومة الواجهة.

الأداء محدود بأي شيء يكسر مسار الاتصال هذا. يؤدي التآكل عند قاعدة الزعنفة، وارتخاء اللف، وتراكم-الغبار أو الرماد بين الزعانف، إلى تقليل السطح الفعال ومعدل نقل الحرارة، وهذا هو السبب في أن جودة اللف بدلاً من مساحة السطح الاسمية تحدد المهمة الحقيقية للأنبوب من النوع L-.

المعالجة السطحية وحدود درجة الحرارة

عادةً ما يتم إعطاء الأنبوب النهائي علاجًا وقائيًا. يعمل الطلاء المضاد للتآكل- أو طلاء المسحوق المعدني على مجموعة الزعانف على تحسين مقاومة التآكل الجوي، ويطيل عمر الخدمة في البيئات العدوانية ويمنح مجموعة الأنابيب مظهرًا موحدًا. يتم الحفاظ على وجه صفيحة الأنبوب نظيفًا بحيث يمكن توسيع الأنبوب أو لحامه في الرأس.

يتم تحديد حد درجة الحرارة للتجميع بواسطة مادة الزعنفة وطريقة تثبيت الزعنفة في مكانها. نظرًا لأن الزعنفة من النوع L- تعتمد على الاتصال الميكانيكي بدلاً من الرابطة المعدنية بالكامل، فإن الحد الأعلى العملي لزعانف الألومنيوم أقل من تركيبات الزعانف المدمجة أو المبثوقة. عندما تكون درجة حرارة المعدن أعلى، يتم تحديد نوع زعنفة مختلف أو زعنفة نحاسية بدلاً من ذلك. يؤدي التشغيل بالقرب من الحد الأقصى لفترات طويلة إلى تسريع استرخاء شد الملف، لذا يجب التعامل مع الهامش بين درجة الحرارة التصميمية والحد الأقصى كقرار يتعلق بمدة الخدمة.

التطبيقات

مبادلات الحرارة ومبردات الهواء-المبردة بالهواء في المصافي ومصانع الكيماويات ومحطات الطاقة

الموفرات وسخانات الهواء في مصنع الغلايات، حيث يقوم غاز المداخن بتسخين هواء الاحتراق

وحدات استعادة الحرارة المهدورة في أفران المعالجة والأفران وعوادم المحركات

سخانات الهواء بالبخار وملفات التجفيف لتسخين العمليات الصناعية العامة

المكثفات والمبخرات في معدات التبريد وتكييف الهواء

الاختيار والتفتيش والعيوب الشائعة

يبدأ الاختيار بالمهمة: تدفق كتلة الغاز، ودرجات حرارة الدخول والخروج، وانخفاض الضغط الجانبي المسموح به للهواء -، وميل التلوث وطريقة التنظيف، كلها عوامل تحد من ميل الزعنفة وارتفاعها. تتطلب المهمة المتربة أو الملوثة طبقة خشنة وزعنفة أقل، لأن حزمة الزعانف الكثيفة تحجب بسرعة ولا يمكن تنظيفها بشكل فعال. يجب أن يتم تصميم الوصول للتنظيف منذ البداية.

التحقق من التوتر المتعرج وملامسة الزعانف؛ تظهر الزعنفة السائبة فجوة واضحة عند القدم وتقلل من الأداء على الفور.

افحص قاعدة الزعنفة بحثًا عن أي ضرر أو تآكل، وهي نقطة الفشل الأولى في الخدمة الرطبة أو الحمضية.

تحقق من تجانس درجة الزعانف وارتفاع الزعنفة والقطر الخارجي فوق قسم الزعانف وفقًا للترتيب.

تأكد من نصف قطر الانحناء وطول الطرف غير المثني بحيث يناسب الأنبوب الرأس دون إتلاف الزعانف أثناء التجميع.

قم بتقييم خطر التآكل الجلفاني حيث يتم جرح زعانف الألومنيوم على أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس في الخدمة الرطبة.

التعليمات

س: ما الفرق بين الزعنفة من النوع L- والزعنفة المدمجة؟
يتم لف الزعنفة من النوع L- تحت الضغط على الجزء الخارجي من الأنبوب، بحيث يتم تثبيت الزعنفة عن طريق التلامس الميكانيكي ولا يتم اختراق جدار الأنبوب. يتم ضغط الزعنفة المدمجة في أخدود ملفوف في جدار الأنبوب، مما يوفر مفتاحًا ميكانيكيًا أقوى وقدرة أعلى على درجة الحرارة، على حساب عملية إنتاج أكثر تعقيدًا.

س: لماذا يعتبر الألومنيوم مادة الزعانف المعتادة؟
يتمتع الألومنيوم بموصلية حرارية عالية وكثافة منخفضة وتكلفة منخفضة، مما يوفر معًا أكبر مساحة لنقل الحرارة لكل وحدة وزن وتكلفة. يتم اختيار الزعانف النحاسية حيث تكون درجة حرارة التشغيل أعلى أو حيث تهاجم البيئة الألومنيوم، وتكون تكلفتها أعلى بكثير.

س: كيف تؤثر خطوة الزعانف على الأداء؟
يؤدي الميل الدقيق، مما يعني المزيد من الزعانف لكل متر، إلى زيادة مساحة السطح المتاحة للهواء وزيادة معدل نقل الحرارة، ولكنه يزيد أيضًا من انخفاض الضغط الجانبي- للهواء ويسد بسرعة أكبر في عملية التلوث. وبالتالي فإن اختيار درجة الصوت يمثل توازنًا بين الأداء الحراري وقوة المروحة والوصول إلى التنظيف وعمر الخدمة.

س: هل يمكن إصلاح الأنابيب ذات الزعانف من النوع L-؟
يمكن تصحيح تلف الزعنفة الموضعي عن طريق تقويم أو إزالة الجزء التالف من الزعنفة واستبداله، بشرط أن يكون ملامسة القدم للطول المتبقي سليمًا. لا يمكن استعادة الأنبوب الذي فقد شد لفه لفترة طويلة ويجب استبداله.

س: ما الذي يجب فحصه عند التسليم؟
ارتفاع الزعنفة وتوحيد درجة الصوت، وقسم الزعانف-القطر الخارجي، وضيق اللف عند قاعدة الزعنفة، ونصف قطر الانحناء وأطوال النهاية، وحالة نهايات الأنبوب العارية، والمعالجة السطحية لحزمة الزعانف، بالإضافة إلى شهادة اختبار المطحنة للأنبوب الأساسي.

س: أين يتم استخدام الأنابيب ذات الزعانف من النوع L-في أغلب الأحيان؟
في المبادلات الحرارية ومبردات الهواء-المبردة بالهواء، وموفرات الغلايات وأجهزة التسخين المسبق للهواء، ووحدات استرداد الحرارة المهدورة، وسخانات الهواء بالبخار ومكثفات التبريد، أي في أي واجب حيث يجب تسخين تيار الغاز أو تبريده ويحد المعامل الجانبي للهواء- من انتقال الحرارة الإجمالي.